Java多线程编程详解：线程创建与同步

"这篇文档是关于多线程学习的笔记，涵盖了线程与进程的区别、线程的三种创建方式以及线程同步和生产者消费者模式等核心概念。" 在计算机科学中，进程和线程是操作系统中的两个基本概念。一个进程可以被视为一个独立的执行实体，它是操作系统分配资源的基本单位，而线程则是程序内部执行的更小的单位，是进程内的执行路径。多线程是指在同一个应用程序中，允许多条执行路径同时进行，从而提高了程序的并行处理能力。 创建线程有三种常见的方式： 1. 继承Thread类：通过创建Thread类的子类并重写其`run()`方法，可以直接创建一个新的线程。然后通过调用子类实例的`start()`方法来启动线程。这种方式简单直接，但限制了类的继承性，因为Java只支持单继承，如果子类需要继承其他类，则无法使用此方法。 2. 实现Runnable接口：定义一个类实现Runnable接口，并重写`run()`方法。然后将这个类的实例作为参数传递给Thread类的构造函数，创建Thread对象后再启动。这种方式更灵活，因为类可以继续继承其他类，同时也实现了多态性。 3. 实现Callable接口：Callable接口类似于Runnable，但它允许返回一个结果并且可以抛出受检异常。实现Callable接口的类需要重写`call()`方法。为了启动这个线程并获取结果，我们需要使用FutureTask类，它实现了Future接口和Runnable接口。FutureTask接受一个Callable实例，创建一个线程并运行，调用`get()`方法可以获取`call()`方法的返回值，这个过程是异步的，调用`get()`会阻塞直到结果可用。 Future接口提供了对异步计算结果的访问，它可以检查计算是否完成，取消任务，或者等待并获取结果。FutureTask是Future接口的一个实现，它封装了一个Callable或Runnable对象，可以用于Executor框架。 线程同步是为了避免多个线程在访问共享资源时出现数据不一致的问题。Java提供了多种同步机制，如synchronized关键字、wait()和notify()方法、Lock接口以及相关的实现类如ReentrantLock。这些机制可以帮助开发者控制线程的执行顺序，确保共享资源的安全访问。 生产者消费者模式是一种典型的线程协作模型，用于解决线程间的协同工作问题。在这个模式中，生产者线程负责生产数据，而消费者线程负责消费数据。它们共享一个有限的缓冲区，生产者在缓冲区满时必须等待，消费者在缓冲区空时必须等待。这种模式通过信号量（Semaphore）或条件变量（Condition）等工具实现线程间的同步和通信。 理解和掌握多线程编程是提高程序效率和并发性能的关键。正确地创建和管理线程，使用同步机制避免竞争条件，以及应用线程模型如生产者消费者模式，都是IT专业人员必备的技能。